인하대 진형준 교수
인하대 진형준 교수(고분자공학과) 연구팀이 에너지 및 항공·우주분야에 혁신을 가져올 그래핀 대량생산 기술을 개발했다.
그래핀(Graphene)은 상온에서 구리보다 100배 많은 전류를 100배 빨리 전달할 수 있으며, 최고의 열전도성을 자랑하는 다이아몬드보다 2배 빠른 열전도를 가졌다. 또한 기계적 강도는 강철보다 200배 강하지만 종이처럼 매우 유연한 특성을 나타내서 '꿈의 신소재'라 불린다.
최고의 특성을 자랑하는 그래핀을 대량생산하기 위해서는 흑연을 산화해 산화그래핀을 제조한 후, 산화물에서 산소를 제거하는 환원과정을 통해 물성을 회복시키는 방식이 사용되고 있다. 그러나 환원된 산화그래핀의 물성이 초기의 그래핀과 현저한 차이가 발생하는 문제점이 있다.
진형준 교수는 이를 극복하기 위해 셀레늄 입자를 산화그래핀과 함께 열처리하는 간단한 방법으로 산화그래핀의 환원효과와 함께 셀레늄이 도핑된 그래핀을 제조하는 기술을 개발했다. 이를 통해 산화그래핀의 전기적 특성을 순수한 그래핀과 유사한 형태로 크게 회복시킬 수 있음이 확인됐다.
셀레늄이 도핑된 산화그래핀 표면의 전자현미경 이미지 및 향상된 전기적 성질을 나타내는 그래프(사진=인하대 제공)
특히, 진 교수의 연구는 향후 대량생산된 산화그래핀을 전기·전자, 에너지 및 항공·우주분야 등 다양한 산업계에서 응용 가능해 상당한 경제적 파급효과가 기대된다.
이번 연구는 강원대 윤영수 교수(인하대 대학원 고분자공학과 2013년 박사졸업), 서울대 강기석 교수(재료공학부) 연구팀과 서울대 박영우 교수(물리천문학부) 연구팀, 인천대 김병훈 교수(물리학과) 연구팀과의 공동 연구를 통해 진행됐다.
이번 연구 결과 'Restoration of thermally reduced graphene oxide by atomic-level selenium doping'(셀레늄 도핑에 의한 산화그래핀의 물성 향상)은 최고 권위 과학전문지 네이처 그룹에서 발행하고 있는 재료공학 학술지인 NPG Asia Materials (IF: 8.772)에 2016년 12월 16일 온라인 판으로 발표됐다.